CN109073596B - 化学传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可以获得高检测精度的化学传感器。化学传感器(100)的特征在于，具有基板(1)、在基板(1)上沿基板面内方向排列配置的两个以上的磁阻效应元件(3)、配置于相邻的磁阻效应元件(3)之间的区域上的第一膜(10)、配置于磁阻效应元件(3)上的第二膜(20)，第二膜(20)相对于某特定液体的溶解度比第一膜(10)大。

Description

化学传感器
技术领域
本发明涉及化学传感器，其用于检测试样中的被检测物质。
背景技术
近年来，以疾病的鉴定、预防、诊断为目的，检测存在于受试体中的蛋白质、细菌、病毒、核酸等生物标志物的浓度或者有无的装置(传感器)的开发正在推进(例如参照专利文献1、2)。
在专利文献2中，作为用于检测试样中的靶分子(生物体分子)的传感器，示出具有多个GMR传感器条(磁阻效应元件)，且磁阻效应元件的表面被绝缘层(保护膜)覆盖的传感器。另外，在专利文献2中，作为使用了这种具有磁阻效应元件的传感器的靶分子(生物体分子)的检测方法，记载有如下方法：通过使与磁珠结合的靶分子经由能够与靶分子结合的受点(亲和性物质)累积于保护膜上，将磁珠累积于保护膜上，通过利用磁阻效应元件检测磁珠而检测靶分子(生物体分子)。磁珠的磁阻效应元件进行的检测通过根据磁阻效应元件的电阻值检测在对磁珠施加外部磁场时由磁珠产生的磁场来进行。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2014－506999号公报
专利文献2：日本特开2008－39782号公报
发明内容
发明要解决的问题
在使用所述传感器(化学传感器)的生物体分子(被检测物质)的检测中，存在即使累积于保护膜上的磁珠的个数相同，磁阻效应元件的电阻值也会因保护膜上的磁珠的配置而变动，无法获得高检测精度的问题。更详细而言，存在下述问题：一个磁珠配置于磁阻效应元件上时的磁阻效应元件的电阻值(或电阻值的变化量)与配置于相邻的磁阻效应元件彼此之间的区域上时的磁阻效应元件的电阻值(或电阻值的变化量)不同，其结果是，当磁珠配置于磁阻效应元件上和相邻的磁阻效应元件彼此之间的区域上这两方时，即使累积于保护膜上的磁珠的个数相同，磁阻效应元件的电阻值也会因磁珠的配置而变动，无法获得高检测精度。本发明的目的在于，提供一种可以获得高检测精度的化学传感器。
用于解决问题的方案
用于实现上述目的的本发明提供一种化学传感器，其特征在于，具有：基板；两个以上的磁阻效应元件，其在所述基板上沿基板面内方向排列配置；第一膜，其配置于相邻的所述磁阻效应元件之间的区域或相邻的所述磁阻效应元件之间的区域上；第二膜，其配置于所述磁阻效应元件上，所述第二膜相对于某特定液体的溶解度比所述第一膜大。
根据上述特征的化学传感器，通过使第二膜的溶解度比第一膜的溶解度大的液体(溶解液)与第一膜和第二膜接触，能够使第二膜优先溶解。在将磁珠配置于相邻的磁阻效应元件之间的区域(或该区域上)的第一膜上时，即使磁珠配置在第二膜上即磁阻效应元件上，通过使第二膜优先溶解，也能够在维持配置于相邻的磁阻效应元件之间的区域(或该区域上)的磁珠的同时，去除配置于第二膜上即磁阻效应元件上的磁珠。由此，能够在将磁珠配置于相邻的磁阻效应元件之间的区域(或该区域上)且实质上不配置于磁阻效应元件上的状态下进行被检测物质的检测，因此，上述特征的化学传感器能够获得高检测精度。
进而，本发明的化学传感器的特征在于，所述第一膜配置于所述磁阻效应元件上和相邻的所述磁阻效应元件之间的区域或相邻的所述磁阻效应元件之间的区域上，所述第二膜配置于所述第一膜上。
进而，本发明的化学传感器的特征在于，所述特定的液体是碱性液体。
进而，本发明的化学传感器的特征在于，所述特定的液体是酸性液体。
进而，本发明的化学传感器的特征在于，所述第一膜的材料为选自由碳、类金刚石碳及树脂所构成的组中的至少一种。
进而，本发明的化学传感器的特征在于，所述第一膜的材料为选自由硅、钛、锆、铟、钽、铁、钴、镍、铜、镉、铋、金、银、铑、钌、钯及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种。
进而，本发明的化学传感器的特征在于，所述第一膜的材料为选自由硅、钛、锆、铟、钽、铁、钴、镍、铜、镉、铋及它们的组合所构成的组中的一种的氧化物。
进而，本发明的化学传感器的特征在于，所述第一膜的材料为选自由硅、钛、锆、铟、钽、铌、钼、钨、金、银、铑、钌、钯及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种。
进而，本发明的化学传感器的特征在于，所述第一膜的材料为选自由硅、钛、锆、铟、钽、铌、钼、钨及它们的组合所构成的组中的至少一种的氧化物。
进而，本发明的化学传感器的特征在于，所述第二膜的材料为选自由铝、锌、镓、锡、铅、铌、钼、钨及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种。
进而，本发明的化学传感器的特征在于，所述第二膜的材料为选自由铝、锌、镓、锡、铅、铌、钼、钨及它们的组合所构成的组中的至少一种的氧化物。
进而，本发明的化学传感器的特征在于，所述第二膜的材料为选自由铝、锌、镓、锡、铅、铁、钴、镍、铜、镉、铋及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种。
进而，本发明的化学传感器的特征在于，所述第二膜的材料为选自由铝、锌、镓、锡、铅、铁、钴、镍、铜、镉、铋及它们的组合所构成的组中的至少一种的氧化物。
另外，用于实现上述目的的本发明提供一种化学传感器，其特征在于，具有：基板；两个以上的磁阻效应元件，其在所述基板上沿基板面内方向排列配置；第一膜，其配置于相邻的所述磁阻效应元件之间的区域或相邻的所述磁阻效应元件之间的区域上；第二膜，其配置于所述磁阻效应元件上，所述第一膜的材料为选自由硅、钛、锆、铟、钽、铁、钴、镍、铜、镉、铋、金、银、铑、钌、钯及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种、选自由硅、钛、锆、铟、钽、铁、钴、镍、铜、镉、铋及它们的组合所构成的组中的至少一种的氧化物、或选自由碳、类金刚石碳及树脂所构成的组中的至少一种，所述第二膜的材料为选自由铝、锌、镓、锡、铅、铌、钼、钨及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种、或选自由铝、锌、镓、锡、铅、铌、钼、钨及它们的组合所构成的组中的至少一种的氧化物。
根据上述特征的化学传感器，对于碱性液体，第一膜的材料不易溶解，第二膜的材料容易溶解，因此，通过使碱性液体与第一膜和第二膜接触，能够使第二膜优先溶解。在将磁珠配置于相邻的磁阻效应元件之间的区域(或该区域上)的第一膜上时，即使磁珠配置在第二膜上即磁阻效应元件上，通过使第二膜优先溶解，也能够在维持配置于相邻的磁阻效应元件之间的区域(或该区域上)的磁珠的同时，去除配置于第二膜上即磁阻效应元件上的磁珠。由此，能够将磁珠配置于相邻的磁阻效应元件之间的区域(或该区域上)且实质上不配置于磁阻效应元件上的状态下进行被检测物质的检测，因此，上述特征的化学传感器能够获得高检测精度。
另外，用于实现上述目的的本发明提供一种化学传感器，其特征在于，具有：基板；两个以上的磁阻效应元件，其在所述基板上沿基板面内方向排列配置；第一膜，其配置于相邻的所述磁阻效应元件之间的区域或相邻的所述磁阻效应元件之间的区域上；第二膜，其配置于所述磁阻效应元件上，所述第一膜的材料为选自由硅、钛、锆、铟、钽、铌、钼、钨、金、银、铑、钌、钯及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种、选自由硅、钛、锆、铟、钽、铌、钼、钨及它们的组合所构成的组中的至少一种的氧化物、或选自由碳、类金刚石碳及树脂所构成的组中的至少一种，所述第二膜的材料为选自由铝、锌、镓、锡、铅、铁、钴、镍、铜、镉、铋及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种、或选自由铝、锌、镓、锡、铅、铁、钴、镍、铜、镉、铋及它们的组合所构成的组中的至少一种的氧化物。
根据上述特征的化学传感器，对于酸性液体，第一膜的材料不易溶解，第二膜的材料容易溶解，因此，通过使酸性液体与第一膜和第二膜接触，能够使第二膜优先溶解。在将磁珠配置于相邻的磁阻效应元件之间的区域(或该区域上)的第一膜上时，即使磁珠配置在第二膜上即磁阻效应元件上，通过使第二膜优先溶解，也能够在维持配置于相邻的磁阻效应元件之间的区域(或该区域上)的磁珠的同时，去除配置于第二膜上即磁阻效应元件上的磁珠。由此，能够将磁珠配置于相邻的磁阻效应元件之间的区域(或该区域上)且实质上不配置于磁阻效应元件上的状态下进行被检测物质的检测，因此，上述特征的化学传感器能够获得高检测精度。
发明效果
根据本发明，能够提供可以获得高检测精度的化学传感器。
附图说明
图1是第一实施方式的化学传感器的立体图；
图2是第一实施方式的化学传感器的沿着图1的II－II线的剖视图；
图3是第一实施方式的被检测物质累积工序后的化学传感器的剖视图；
图4是磁珠的剖面示意图；
图5是第一实施方式的磁珠累积工序后的化学传感器的立体图；
图6是第一实施方式的磁珠累积工序后的化学传感器的剖视图；
图7是第一实施方式的溶解工序后的化学传感器的立体图；
图8是第一实施方式的溶解工序后的化学传感器的剖视图；
图9是第二实施方式的化学传感器的剖视图；
图10是第三实施方式的化学传感器的剖视图；
图11是第三实施方式的溶解工序后的化学传感器的剖视图；
图12是第四实施方式的化学传感器的剖视图；
图13是第五实施方式的化学传感器的剖视图；
图14是第一实施方式的其它例的磁珠累积工序后的化学传感器的剖视图；
图15是结合了被检测物质的状态的磁珠的剖面示意图；
图16是现有型的生物传感器的剖视图。
具体实施方式
参照附图详细说明用于实施本发明的优选的方式。本发明不受以下的实施方式中记载的内容的限制。另外，在以下记载的构成要素中包含本领域技术人员能够容易想到的、实质上相同的、均等的范围的要素。进而，以下记载的构成要素可以适宜组合。另外，在不脱离本发明的宗旨的范围内可以进行构成要素的各种省略、置换或变化。
＜化学传感器的基本结构＞
图1是第一实施方式的化学传感器100主要部分的立体图，图2是沿着图1的II－II线的剖视图。化学传感器100检测试样中的被检测物质40。化学传感器100具有基板1、在基板1上沿基板面内方向排列配置的两个以上的磁阻效应元件3、配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域上的第一膜10、配置于磁阻效应元件3上的第二膜20。进而，化学传感器100具有保护膜2，保护膜2配置为覆盖基板1的表面和磁阻效应元件3整体。各磁阻效应元件3通过电极5相互串联或并联电连接。
第一膜10，在其表面的与相邻的磁阻效应元件3之间的区域对置的第一区域A1具有包含与被检测物质40结合的亲和性物质(捕捉探针30)的有机材料，第一膜10是在第一区域A1上累积被检测物质40的膜。另外，第二膜20相对于某特定的液体(后述的溶解液)的溶解度比第一膜10大。
如图1、2所示，第一膜10配置于磁阻效应元件3上和相邻的磁阻效应元件3之间的区域上，第二膜20配置于第一膜10上。第一膜10的第一区域A1的至少一部分从第二膜20露出。此外，在图2及后述的图3～图15中，捕捉探针30、被检测物质40、磁珠4、标记探针50及探针60等被夸大地示意性地画出。
磁阻效应元件3其俯视的形状是具有长边和短边的矩形形状，在化学传感器100中，两个以上的磁阻效应元件3沿该短边方向排列。相邻的磁阻效应元件3的间隔优选与各磁阻效应元件3的短边方向的宽度相同、或比各磁阻效应元件3的短边方向的宽度小。另外，优选三个以上的磁阻效应元件3在基板1上沿基板面内方向排列配置。
＜基板＞
作为基板1，可举出由硅或AlTiC(铝钛碳)等半导体或导电体、或者氧化铝或玻璃等绝缘体构成的基板，其方式并不特别重要。
＜磁阻效应元件＞
磁阻效应元件3优选为具备沿其层叠面内的一定方向粘合的具有磁化方向的磁化固定层、磁化方向根据外部磁场进行变化的磁化自由层、位于磁化固定层和磁化自由层之间的中间层的自旋阀式元件。中间层的材料是非磁性体的导体或绝缘体。磁阻效应元件3在中间层为导体的情况下，被称为GMR(巨磁阻效应)元件，在中间层为绝体时被称为TMR(隧道型磁阻效应)元件。磁阻效应元件3的电阻值根据磁化固定层的磁化方向和磁化自由层的磁化方向的相对角度而变化。
＜保护膜＞
保护膜2优选为绝缘膜，作为保护膜2的材料，可举出例如氧化铝、氮化铝、氧化硅或氮化硅等的无机物、聚酰亚胺等有机物。
＜第一膜＞
第一膜10的材料相对于后述的溶解液的溶解度小。溶解液是碱性液体时，第一膜10的材料例如为选自由硅、钛、锆、铟、钽、铁、钴、镍、铜、镉、铋、金、银、铑、钌、钯及它们的组合的合金构成的组中的至少一种。另外，溶解液是碱性液体时，第一膜10的材料也可以为选自由硅、钛、锆、铟、钽、铁、钴、镍、铜、镉、铋及它们的组合所构成的组中的至少一种的氧化物、或选自由碳、类金刚石碳及树脂所构成的组中的至少一种。
溶解液是酸性液体时，第一膜10的材料例如为选自由硅、钛、锆、铟、钽、铌、钼、钨、金、银、铑、钌、钯及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种。另外，溶解液是酸性液体时，第一膜10的材料也可以为选自硅、钛、锆、铟、钽、铌、钼、钨及它们的组合所构成的组中的至少一种的氧化物、或选自由碳、类金刚石碳及树脂所构成的组中的至少一种。
＜第二膜＞
第二膜20的材料相对于后述的溶解液的溶解度大。溶解液是碱性液体时，第二膜20的材料例如为选自由铝、锌、镓、锡、铅、铌、钼、钨及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种。另外，溶解液是碱性液体时，第二膜20的材料也可以为选自由铝、锌、镓、锡、铅、铌、钼、钨及它们的组合所构成的组中的至少一种氧化物。
溶解液是酸性液体时，第二膜20的材料例如为选自由铝、锌、镓、锡、铅、铁、钴、镍、铜、镉、铋及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种。另外，溶解液是酸性液体时，第二膜20的材料也可以为选自由铝、锌、镓、锡、铅、铁、钴、镍、铜、镉、铋及它们的组合所构成的组中的至少一种的氧化物。
第二膜20相对于溶解液的溶解度比同一条件下的第一膜10相对于溶解液的溶解度大，优选为在同一条件下的第一膜10相对于溶解液的溶解度的10倍以上。
＜被检测物质＞
被检测物质40例如为抗原、抗体等蛋白质、DNA或RNA等核酸、细胞、病毒、细菌、真菌等。被检测物质40中还含有若干抗原、抗体等蛋白质、DNA或RNA等核酸、细胞、病毒、细菌、真菌等形成复合体的物质。
另外，也可以是将其它物质与作为检测对象的物质络合而成的物质、或者将作为检测对象的物质更换为其它物质的物质作为被检测物质40。例如，可以将通过杂化使末端具有生物素的DNA与作为检测对象的RNA络合的物质作为被检测物质40。这种被检测物质40通过络合而附加生物素，由此，能够与链霉亲和素特异性结合。被检测物质40是与后述的捕捉探针30及磁珠4(标记探针50)结合的物质，优选与捕捉探针30结合的部位和与磁珠4(标记探针50)结合的部位不同。
作为含有被检测物质40的试样，没有特别限定，只要是含有被检测物质40的试样即可，但例如在将化学传感器100用于疾病的诊断时，可举出确认了疾病发病的人、或疑似疾病发病的人、或接受对疾病的治疗的患者等受检者的血液、淋巴液、脊髓液、精液、唾液或尿等。也可以将通过对血液、淋巴液、脊髓液、精液、唾液或尿等实施某些前处理，而把成为检测的障碍的夹杂物去除的物质作为试样。例如，在将DNA或RNA等核酸作为被检测物质40的情况下，理想的是，从血液、淋巴液、脊髓液、精液、唾液、尿等中提取核酸，将含有所提取的核酸的液体作为试样。
＜捕捉探针＞
捕捉探针30是与被检测物质40结合的亲和性物质。捕捉探针30优选与被检测物质40特异性(以高的选择性)结合，根据被检测物质40的种类，使用适当的物质。举例而言，作为捕捉探针30，在被检测物质40为核酸的情况下，可举出与该核酸互补的核酸，在被检测物质40为抗原的情况下，可举出与该抗原结合的抗体，在被检测物质40为一级抗体的情况下，可举出与该一级抗体结合的抗原或二级抗体，在被检测物质40为细胞、病毒、细菌、真菌等的情况下，可举出与存在于它们的表面的抗原结合的抗体。
捕捉探针30经由被称为接头的有机材料固定于第一膜10的第一区域A1。考虑到与第一膜10的结合性，使用合适的接头。作为接头，例如，第一膜10为氧化物时，可以使用硅烷偶联剂或膦酸衍生物等。第一膜10为金或银等金属时，可以使用硫醇衍生物或二硫化物衍生物。接头在分子内具有能够与捕捉探针30形成键的官能团。例如，在捕捉探针30具有羧基的情况下，使用分子内具有氨基的作为接头。另外，在捕捉探针30具有氨基的情况下，使用分子内具有羧基的作为接头。
捕捉探针30也可以直接固定于第一膜10的第一区域A1而不经过接头。例如，在捕捉探针30为末端具有巯基的核酸，且第一膜10为金的情况下，捕捉探针30可以直接与第一膜10结合而不经过接头。例如，在捕捉探针30为抗体，且第一膜为树脂的情况下，可以通过物理吸附将捕捉探针30直接固定于第一膜10。
＜化学传感器的制作方法＞
对化学传感器100的制作方法例简单地进行说明。使用真空成膜技术及光刻技术在基板1上制作保护膜2、磁阻效应元件3、第一膜10及第二膜20。
接着，通过浸渍法或针点法等使接头溶解于其中的溶液与第一膜10及第二膜20接触并放置一定时间。由此，接头与第一膜10及第二膜20的表面结合。含有接头的溶液的溶剂例如是乙醇、丁醇、甲苯等，根据接头、第一膜10及第二膜20的种类而使用适当的溶剂。
接着，通过浸渍法或针点法等使捕捉探针30溶解于其中的水溶液与表面具有接头的第一膜10及第二膜20接触并放置一定时间。由此，捕捉探针30经由接头固定于第一膜10及第二膜20上。这样，能够制作化学传感器100。
＜被检测物质的检测方法＞
接着，对使用化学传感器100的被检测物质40的检测方法进行说明。使用化学传感器100的被检测物质40的检测方法具有：使含有被检测物质40的试样与第一膜10和第二膜20接触，使被检测物质40累积于第一膜10上的被检测物质累积工序；使含有磁珠4的液体与第一膜10和第二膜20接触，使磁珠4累积于第一膜10上的磁珠累积工序；使溶解液与第一膜10和第二膜20接触，使第二膜20溶解的溶解工序；从外部对磁珠4施加磁场，将从磁珠4产生的漏磁场(浮游磁场)施加于磁阻效应元件3，检测磁阻效应元件3的电阻值或电阻值的变化量的检测工序。以下，详细说明各工序。
(被检测物质累积工序)
被检测物质累积工序是使含有被检测物质40的试样与第一膜10和第二膜20接触，使被检测物质40累积于第一膜10上的工序。从简单等观点出发，化学传感器100优选用于微流体器件。在被检测物质累积工序中，首先使含有被检测物质40的试样在微流体器件的微流路中流动，由此使含有被检测物质40的试样与第一膜10和第二膜20接触。
如图3所示的剖视图那样，在微流路中流动的试样中的被检测物质40与第一膜10及第二膜20上的捕捉探针30结合。被检测物质40通过杂化、抗原抗体反应等而在第一膜10及第二膜20上与捕捉探针30形成复合体。优选在第一膜10上形成捕捉探针30和被检测物质40的复合体后，使用缓冲剂等对第一膜10和第二膜20进行清洗。通过清洗，能够去除没有与第一捕捉探针30形成复合体的夹杂物，能够提高被检测物质40的检测精度。
(磁珠累积工序)
磁珠累积工序是使含有磁珠4的液体与第一膜10和第二膜20接触，将磁珠4累积于第一膜10上的工序。在磁珠累积工序中，通过使含有磁珠4的液体在微流路中流动，使含有磁珠4的液体与第一膜10和第二膜20接触。
磁珠4例如是在由有机材料形成的珠子中含有磁性微粒的磁珠。作为更具体的例子，可举出核心中含有多个氧化铁微粒的聚苯乙烯珠。核心中含有的氧化铁微粒例如是各自的粒径为100nm以下且显示超常磁性的微粒。另外，如图4所示，磁性珠4在其表面具有与被检测物质40结合的亲和性物质(标记探针50)。标记探针50优选与被检测物质40特异性(高的选择性)结合，根据被检测物质40的种类使用适当的探针。作为标记探针50的例子，在被检测物质40为核酸的情况下，可举出与该核酸互补的核酸，在被检测物质40为抗原的情况下，可举出与该抗原结合的抗体，在被检测物质40为一级抗体的情况下，可举出与该一级抗体结合的抗原或二级抗体，在被检测物质40为细胞、病毒、细菌、真菌等的情况下，可举出与存在于它们表面的抗原结合的抗体，在被检测物质40为具有生物素的物质的情况下，可举出链霉亲和素。
图5和图6分别表示磁珠累积工序后的化学传感器100的立体图和剖视图。在磁珠累积工序中，磁珠4通过磁珠4的表面的标记探针50和存在于第一膜10及第二膜20上的被检测物质40结合形成复合体而配置于第一膜10及第二膜20上。在第一膜10上配置磁珠4的方法可以应用目前或今后将要开发的所有技术，可以是任何方法，只要构成为可以通过测定磁珠4而间接地检测被检测物质的存在即可。
(溶解工序)
溶解工序是使溶解液与第一膜10和第二膜20接触而使第二膜20溶解的工序。在溶解工序中，通过使溶解液在微流路中流动，使溶解液与第一膜10和第二膜20接触。
作为溶解液，例如可以使用碱性液体或酸性液体。作为碱性液体的例子，可举出含有氢氧化钠、氢氧化钾、三羟甲基氨基甲烷或氨等碱的水溶液。作为碱性溶解液，优选为强碱水溶液。作为酸性液体的例子，可举出含有盐酸、硝酸、硫酸、或磷酸等酸的水溶液。作为酸性溶解液，优选强酸水溶液。溶解液的组成、pH、及溶解液的溶解时间等以维持第一膜10和捕捉探针30的结合、捕捉探针30和被检测物质40的结合、及被检测物质40和标记探针50(磁珠4)的结合的方式来调节。
图7和图8分别表示溶解工序后的化学传感器100的立体图和剖视图。在溶解工序中，通过使溶解液在微流路中流动，使溶解液与第一膜10和第二膜20接触，从而第二膜20优先溶解，累积于第二膜20上且配置于磁阻效应元件3上的磁珠4被去除。另外，因为第一膜10相对于溶解液的溶解度小，所以配置于第一膜10上的磁珠4维持在被配置于第一膜10上即相邻的磁阻效应元件3之间的区域上(第一区域A1上)的状态。
(检测工序)
检测工序是从外部对磁珠4施加磁场，将自磁珠4产生的漏磁场(浮游磁场)施加于磁阻效应元件3，并检测磁阻效应元件3的电阻值或电阻值的变化量的工序。
配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域上的磁珠4的个数越多，对磁阻效应元件3施加的漏磁场的强度越大，磁阻效应元件3的电阻值的变化量越大。这里所说的电阻值的变化量是在化学传感器100上(磁阻效应元件3上及相邻的磁阻效应元件3之间的区域上)一个磁珠4也不配置的状态下，以从外部施加磁场时的磁阻效应元件3的电阻值为基准的变化量。配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域上(第一区域A1上)的磁珠4的个数与存在于第一区域A1上的被检测物质40的分子数、进而试样中的被检测物质40的分子数有关系，因此，可以测定试样中的被检测物质40的分子数。
在此，考虑在图16所示的现有型的生物传感器100x的表面上(保护膜2x上)配置一个磁珠的情况。一个磁珠配置于一个磁阻效应元件3x上时的磁阻效应元件3x的电阻值(或电阻值的变化量)和配置于相邻的磁阻效应元件3x之间的区域上时的磁阻效应元件3x的电阻值(或电阻值的变化量)不同。这里所说的电阻值的变化量是在保护膜2x上一个磁珠4也没有配置的状态下，以从外部施加磁场时的磁阻效应元件3x的电阻值为基准的变化量。认为其理由大致如下。当从外部施加磁场时，从磁珠产生漏磁场(浮游磁场)。从磁珠产生的漏磁场被施加于磁阻效应元件3x，但其方向在配置于磁阻效应元件3x上的磁珠和配置于相邻的磁阻效应元件3x之间的区域上的磁珠中不同。因此，认为在一个磁阻效应元件3x上配置有一个磁珠时的磁阻效应元件3x的电阻值(或电阻值的变化量)和在相邻的磁阻效应元件3之间的区域上配置有一个磁珠时的磁阻效应元件3x的电阻值(或电阻值的变化量)不同。因此，当在磁阻效应元件3x上和相邻的磁阻效应元件3x之间的区域上两方配置磁珠时，即使配置的磁珠的个数相同，磁阻效应元件3x的电阻值(或电阻值的变化量)也会因磁珠的配置发生变动，因此，不能获得高检测精度。但是，在本第一实施方式的化学传感器100中，因为能够在磁珠4配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域上且实质上不配置于磁阻效应元件3上的状态下进行被检测物质40的检测，所以化学传感器100能够获得高检测精度。
这样，化学传感器100具有基板1、在基板1上沿基板面内方向排列配置的两个以上的磁阻效应元件3、配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域上的第一膜10、配置于磁阻效应元件3上的第二膜20，第二膜20相对于某特定液体(溶解液)的溶解度比第一膜10大。
因此，根据化学传感器100，通过使第二膜20的溶解度比第一膜10的溶解度大的液体(溶解液)与第一膜10和第二膜20接触，能够使第二膜20优先溶解。在使磁珠4配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域上的第一膜10上(第一区域A1上)时，即使磁珠4配置在第二膜20上即磁阻效应元件3上，通过使第二膜20优先溶解，也能够在维持配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域上的磁珠4的同时，去除配置于第二膜20上即磁阻效应元件3的磁珠4。由此，能够在磁珠4配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域上且实质上不配置于磁阻效应元件3上的状态下进行被检测物质40的检测，因此，化学传感器100能够获得高检测精度。
另外，化学传感器100具有基板1、在基板1上沿基板面内方向排列配置的两个以上的磁阻效应元件3、配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域上的第一膜10、配置于磁阻效应元件3上的第二膜20，第一膜10的材料为选自由硅、钛、锆、铟、钽、铁、钴、镍、铜、镉、铋、金、银、铑、钌、钯及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种、选自由硅、钛、锆、铟、钽、铁、钴、镍、铜、镉、铋及它们的组合所构成的组中的至少一种的氧化物、或选自由碳、类金刚石碳及树脂所构成的组中的至少一种，第二膜20的材料为选自由铝、锌、镓、锡、铅、铌、钼、钨及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种、或选自由铝、锌、镓、锡、铅、铌、钼、钨及它们的组合所构成的组中的至少一种的氧化物。
因此，根据化学传感器100，相对于碱性液体，第一膜10的材料不易溶解，第二膜20的材料容易溶解，因此，通过使碱性液体与第一膜10和第二膜20接触，能够使第二膜20优先溶解。在使磁珠4配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域上的第一膜10上(第一区域A1上)时，即使磁珠4配置在第二膜20上即磁阻效应元件3上，通过使第二膜20优先溶解，也能够在维持配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域上的磁珠4的同时，去除配置于第二膜20上即磁阻效应元件3上的磁珠4。由此，能够在磁珠4配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域上且实质上不配置于磁阻效应元件3上的状态下进行被检测物质40的检测，因此，化学传感器100能够获得高检测精度。
另外，化学传感器100的特征在于，具有基板1、在基板1上沿基板面内方向排列配置的两个以上的磁阻效应元件3、配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域上的第一膜10、配置于磁阻效应元件3上的第二膜20，第一膜10的材料为选自由硅、钛、锆、铟、钽、铌、钼、钨、金、银、铑、钌、钯及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种、选自由硅、钛、锆、铟、钽、铌、钼、钨及它们的组合所构成的组中的至少一种的氧化物、或选自由碳、类金刚石碳及树脂所构成的组中的至少一种，第二膜20的材料为选自由铝、锌、镓、锡、铅、铁、钴、镍、铜、镉、铋及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种、或选自由铝、锌、镓、锡、铅、铁、钴、镍、铜、镉、铋及它们的组合所构成的组中的至少一种的氧化物。
因此，根据化学传感器100，相对于酸性液体，第一膜10的材料不易溶解，第二膜20的材料容易溶解，因此，通过使酸性液体与第一膜10和第二膜20接触，能够使第二膜20优先溶解。在使磁珠4配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域上的第一膜10上(第一区域A1上)时，即使磁珠4配置在第二膜20上即磁阻效应元件3上，通过使第二膜20优先溶解，也能够在维持配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域上的磁珠4的同时，去除配置于第二膜20上即磁阻效应元件3上的磁珠4。由此，能够在磁珠4配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域上且实质上不配置于磁阻效应元件3上的状态下进行被检测物质40的检测，因此，化学传感器100能够获得高检测精度。
另外，优选将第二膜20配置于磁阻效应元件3上的整体上，如图1、2所示，更优选配置于比磁阻效应元件3更宽的区域。如图1、2所示，在化学传感器100中，第二膜20也配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域的端部上。由此，能够在磁珠4未配置于靠近磁阻效应元件3的位置的状态下进行被检测物质40的检测，因此，化学传感器100能够获得更高的检测精度。
以上对本发明的最佳实施方式进行了说明，但本发明的化学传感器还可以变更为上述说明的实施方式以外的方式。例如，在上述第一实施方式中，以将捕捉探针30固定于第一膜10和第二膜20双方上的例子进行了说明，但也可以是像图9所示的第二实施方式的化学传感器200那样在第二膜20上不固定捕捉探针30的方式。这种方式例如可以通过使用金或银等金属作为第一膜10的材料，使用氧化铝或氧化锌等氧化物作为第二膜20的材料，使用硫醇酸衍生物作为接头来实现。通过使用这种材料，能够使接头与第一膜10的表面结合，但不与第二膜20的表面结合。该情况下，捕捉探针30固定于结合有接头的第一膜10，不固定于不存在接头的第二膜20。在化学传感器200中，假如即使通过磁珠累积工序，在第二膜20上(磁阻效应元件3上)配置磁珠4，也能够与化学传感器100同样，在溶解工序中，相对于第一膜10，第二膜20优先溶解。因此，能够在磁珠4配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域上且实质上不配置于磁阻效应元件3上的状态下进行被检测物质40的检测。
另外，在上述第一实施方式中，以个别例子说明了第一膜10和保护膜2，但第一膜10也可以兼作保护膜2。该情况下，第一膜10的材料优选为绝缘体。
另外，在上述第一实施方式中，以第一膜10配置于磁阻效应元件3上和相邻的磁阻效应元件3之间的区域上且第二膜20配置于第一膜10上的例子进行了说明，但也可以如图10所示的第三实施方式的化学传感器300那样，将第二膜20配置于磁阻效应元件3上和相邻的磁阻效应元件3之间的区域上且将第一膜10配置于第二膜20上。在化学传感器300中，第二膜20的表面上的、与磁阻效应元件3对置的区域从第一膜10露出。该情况下，以在溶解工序结束时成为如图11所示的状态的方式调节溶解液的组成、及pH及溶解液的溶解时间等。
在化学传感器300中，如图10所示，第一膜10优选不配置于相邻的磁阻效应元件3之间的的端部上。通过这样做，能够在不将磁珠4配置于靠近磁阻效应元件3的位置的状态下进行被检测物质40的检测，因此，化学传感器300能够获得更高的检测精度。
另外，在上述第一实施方式中，以第一膜10配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域上的例子进行了说明，但也可以如图12所示的第四实施方式的化学传感器400那样，第一膜10配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域及相邻的磁阻效应元件3之间的区域上这两方。该情况下，第一膜10的材料优选为绝缘体。对于化学传感器400，也与化学传感器100相同，在溶解工序中，相对于第一膜10，第二膜20优先溶解。因此，能够在磁珠4配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域上且实质上不配置于磁阻效应元件3上的状态下进行被检测物质40的检测。
另外，在上述第一实施方式中，以第一膜10配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域上的例子进行了说明，但也可以如图13所示的第五实施方式的化学传感器500那样，将第一膜10配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域。该情况下，第一膜10的材料优选为绝缘体。对于化学传感器500，也与化学传感器100相同，在溶解工序中，相对于第一膜10，第二膜20优先溶解。因此，能够在磁珠4配置于相邻的磁阻效应元件3之间的区域上且实质上不配置于磁阻效应元件3上的状态下进行被检测物质40的检测。
另外，在上述第一实施方式中，以使具有标记探针50的磁珠4与被检测物质40直接结合的例子进行了说明，但也可以经由能够与被检测物质40和磁珠4(标记探针50)两者结合的探针60使磁珠4与被检测物质40结合。该情况下，在被检测物质累积工序和磁珠累积工序之间进行相对于与捕捉探针30结合的被检测物质40结合探针60的探针结合工序。图14表示在被检测物质累积工序和磁珠累积工序之间追加了探针结合工序时的、磁珠累积工序后的化学传感器100的剖视图。作为探针60的例子，在被检测物质40和标记探针50均为核酸的情况下，可举出与两者的核酸互补的核酸，在被检测物质40为抗原且标记探针50为二级抗体的情况下，可举出与该抗原及二级抗体结合的一级抗体，在被检测物质40为核酸且标记探针50为链霉亲和素的情况下，可举出与该核酸互补且末端具有生物素的核酸。探针60优选与被检测物质40结合的部位和与标记探针50结合的部位不同的探针。
另外，在上述第一实施方式中，以在使被检测物质40与捕捉探针30结合后再使磁珠4(标记探针50)与被检测物质40结合的例子进行了说明。但是，也可以变更形成捕捉探针30和被检测物质40的结合、被检测物质40和磁珠4的结合、被检测物质40和探针60的结合及探针60和磁珠4的结合的顺序，只要是通过测定磁珠4而能够间接地检测被检测物质40的存在的工序即可。例如，通过使试样和磁珠4的分散液混合，使被检测物质40和磁珠4(标记探针50)结合，形成被检测物质40和标记探针50的复合体。之后，使用磁铁将结合了被检测物质40的磁珠4分离，利用缓冲液等进行清洗使其再分散，由此，获得经由标记探针50在表面结合了被检测物质40的磁珠4(图15所示的)的分散液。进而，通过使结合了被检测物质40的磁珠4的分散液与化学传感器100的第一膜10和第二膜20接触，使与磁珠4结合的被检测物质40和捕捉探针30结合。即使这样，通过测定磁珠4，也能够间接地检测被检测物质40的存在。另外，关于捕捉探针30和被检测物质40的结合、被检测物质40和磁珠4的结合、被检测物质40和探针60的结合及探针60和磁珠4的结合，也可以是在一个工序中同时形成多个结合的方式，只要是通过测定磁珠4能够间接地检测被检测物质的存在的工序即可。
附图标记说明
1：基板
2：保护膜
3：磁阻效应元件
4：磁珠
5：电极
10：第一膜
20：第二膜
30：捕捉探针
40：被检测物质
50：标记探针
60：探针
100、200、300、400、500：化学传感器

Claims (15)

1.一种化学传感器，其特征在于，具有：
基板；
两个以上的磁阻效应元件，其在所述基板上沿基板面内方向排列配置；
第一膜，其配置于相邻的所述磁阻效应元件之间的区域或相邻的所述磁阻效应元件之间的区域上；
第二膜，其配置于所述磁阻效应元件上，
所述第二膜相对于某特定液体的溶解度比所述第一膜大，
所述特定液体是酸性液体或碱性液体，
所述酸性液体或碱性液体与所述第一膜和所述第二膜接触而使所述第二膜溶解。
2.根据权利要求1所述的化学传感器，其特征在于，
所述第一膜配置于所述磁阻效应元件上和相邻的所述磁阻效应元件之间的区域或相邻的所述磁阻效应元件之间的区域上，所述第二膜配置于所述第一膜上。
3.根据权利要求1所述的化学传感器，其特征在于，
所述特定的液体是碱性液体。
4.根据权利要求1所述的化学传感器，其特征在于，
所述特定的液体是酸性液体。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的化学传感器，其特征在于，
所述第一膜的材料为选自由碳、类金刚石碳及树脂所构成的组中的至少一种。
6.根据权利要求3所述的化学传感器，其特征在于，
所述第一膜的材料为选自由硅、钛、锆、铟、钽、铁、钴、镍、铜、镉、铋、金、银、铑、钌、钯及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种。
7.根据权利要求3所述的化学传感器，其特征在于，
所述第一膜的材料为选自由硅、钛、锆、铟、钽、铁、钴、镍、铜、镉、铋及它们的组合所构成的组中的至少一种的氧化物。
8.根据权利要求4所述的化学传感器，其特征在于，
所述第一膜的材料为选自由硅、钛、锆、铟、钽、铌、钼、钨、金、银、铑、钌、钯及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种。
9.根据权利要求4所述的化学传感器，其特征在于，
所述第一膜的材料为选自由硅、钛、锆、铟、钽、铌、钼、钨及它们的组合所构成的组中的至少一种的氧化物。
10.根据权利要求3或6或7所述的化学传感器，其特征在于，
所述第二膜的材料为选自由铝、锌、镓、锡、铅、铌、钼、钨及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种。
11.根据权利要求3或6或7所述的化学传感器，其特征在于，
所述第二膜的材料为选自由铝、锌、镓、锡、铅、铌、钼、钨及它们的组合所构成的组中的至少一种的氧化物。
12.根据权利要求4或8或9所述的化学传感器，其特征在于，
所述第二膜的材料为选自由铝、锌、镓、锡、铅、铁、钴、镍、铜、镉、铋及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种。
13.根据权利要求4或8或9所述的化学传感器，其特征在于，
所述第二膜的材料为选自由铝、锌、镓、锡、铅、铁、钴、镍、铜、镉、铋及它们的组合所构成的组中的至少一种的氧化物。
14.一种化学传感器，其特征在于，具有：
基板；
两个以上的磁阻效应元件，其在所述基板上沿基板面内方向排列配置；
第一膜，其配置于相邻的所述磁阻效应元件之间的区域或相邻的所述磁阻效应元件之间的区域上；
第二膜，其配置于所述磁阻效应元件上，
所述第一膜的材料为选自由硅、钛、锆、铟、钽、铁、钴、镍、铜、镉、铋、金、银、铑、钌、钯及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种、
选自由硅、钛、锆、铟、钽、铁、钴、镍、铜、镉、铋及它们的组合所构成的组中的至少一种的氧化物、或
选自由碳、类金刚石碳及树脂所构成的组中的至少一种，
所述第二膜的材料为选自由铝、锌、镓、锡、铅、铌、钼、钨及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种、或
选自由铝、锌、镓、锡、铅、铌、钼、钨及它们的组合所构成的组中的至少一种的氧化物，
所述第二膜相对于某特定液体的溶解度比所述第一膜大，
所述特定液体是碱性液体，
所述碱性液体与所述第一膜和所述第二膜接触而使所述第二膜溶解。
15.一种化学传感器，其特征在于，具有：
基板；
两个以上的磁阻效应元件，其在所述基板上沿基板面内方向排列配置；
第一膜，其配置于相邻的所述磁阻效应元件之间的区域或相邻的所述磁阻效应元件之间的区域上；
第二膜，其配置于所述磁阻效应元件上，
所述第一膜的材料为选自由硅、钛、锆、铟、钽、铌、钼、钨、金、银、铑、钌、钯及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种、
选自由硅、钛、锆、铟、钽、铌、钼、钨及它们的组合所构成的组中的至少一种的氧化物、或
选自由碳、类金刚石碳及树脂所构成的组中的至少一种，
所述第二膜的材料为选自由铝、锌、镓、锡、铅、铁、钴、镍、铜、镉、铋及它们的组合的合金所构成的组中的至少一种、或
选自由铝、锌、镓、锡、铅、铁、钴、镍、铜、镉、铋及它们的组合所构成的组中的至少一种的氧化物，
所述第二膜相对于某特定液体的溶解度比所述第一膜大，
所述特定液体是酸性液体，
所述酸性液体与所述第一膜和所述第二膜接触而使所述第二膜溶解。
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